По способу распыливания жидкости аппараты разделяют: с форсуночным распылением, с распылением под действием потока жидкости (эжекторные пылеуловители), с механическим распылением при помощи роторов, вращающихся лопастей и т.д. В аппаратах, в которых жидкость распыляется в газе и при орошении водой частицы пыли могут оседать на каплях жидкости в следствие взаимодействия сил инерции, касания, оседания под воздействиями силы тяжести и броуновского движения частиц, электростатического напряжения. Инерционные силы заставляют частицу сталкиваться с каплей воды и оседать на ней, в то время как газовый поток обтекает каплю.
Эффективность улавливания пыли растет с увеличением массы и скорости движения частиц, с увеличением диаметра капель и сопротивления среды. Эффективность (hин) инерционного осаждения может быть оценена уравнением:
, (2.3.32)
где dk - диаметр капель, м.
Осаждение частиц пыли на каплях воды, за счет эффекта касания, может происходить при пересечении траекторий их движения или когда траектории их движения проходят от поверхности тела на расстоянии, равном радиусу частицы (R1). Если пылинки очень малы, то эффективность зацепления равна hк = 3R1. При обтекании частиц со значительными размерами эффект зацепления hк = 2R1. При небольших размерах капель, малой скорости движения их относительно частиц пыли и если размеры частиц менее 0.1 мкм, то на осаждение частиц существенное влияние оказывает броуновская диффузия (тепловое движение).
Эффективность оседания (hd) определяется из отношения силы тяжести и силы сопротивления.
, (2.3.33)
где Wc – скорость осаждения частиц или скорость седиментации, м/с;
Wп – скорость газового потока относительно частиц при их осаждении, м/с.
Параметр hd еще называют коэффициентом осаждения частиц пыли под действием силы тяжести или параметром седиментации.
Процесс взаимодействия частиц пыли и капли может быть обусловлен электростатическими силами. Тогда эффективность осаждения описывается уравнением:
, (2.3.34)
где gп,gк - соответственно заряд пылинки и капли;
– электрическая постоянная газового пространства (e0 = 8,85*
Ф/м);
С – коэффициент сопротивления, учитывающий особенность движения небольших частиц.
Общая эффективность осаждения частиц пыли равна:
hоб = 1-(1-hин)·(1-hк)·(1-hd)·(1-hэл). (2.3.35)
Экспериментально доказано, что основное влияние на осаждение пыли более 0,2 мкм оказывают силы инерции, влияние других сил ничтожно и ими можно пренебречь.
Как известно, многие процессы в промышленности сопровождаются значительным выделением высокодисперсной аэрозоли, обуславливающей повышенную заболеваемость рабочих. В результате исследований разработан новый способ улавливания таких частиц, позволяющий значительно интенсифицировать процесс очистки. Способ основан на явлении конденсации влаги на пылинках при охлаждении запыленного воздушного потока в мокром пылеуловителе.
Система очистки работает следующим образом: запыленный горячий воздушный поток подвергается насыщению водяным паром (температура порядка 70°С), насыщенный водяными парами поток, поступает в цилиндрическую камеру, опущенную в очищаемую жидкость пылеуловителя и приводимую во вращение от двигателя. Камера снабжена радиальными патрубками, отогнутыми в направлении ее вращения. Концы патрубков заглушены дисками большего, чем у патрубков диаметра, в непосредственной близости от которых по периметру патрубков расположены отверстия. Раскрученный поток поступает через эти отверстия в каверны (область низкого давления), образованные за плохообтекаемыми дисками патрубков. В этой зоне происходит конденсационное укрупнение частиц пыли, интенсивное перемешивание воздушного потока с жидкой средой и центробежная сепарация пыли. Кроме того, возникает фонтанирующий взвешенный газожидкостный слой, сопровождающийся интенсивным пенообразованием. Все это ведет к возникновению высокоразвитого контакта фаз, обуславливающего высокую эффективность пылеулавливания. Уловленная пыль в виде шлама переходит в очищающую жидкость пылеуловителя, очищенный воздушный поток, через каплеуловитель удаляется из аппарата.
Для поддержания максимальной эффективности пылеулавливания необходимо поддерживать температуру очищающей жидкости в аппарате не более 70°С. Аппарат имеет малый расход воды (не более 0,02 кг/м³) и малое гидравлическое сопротивление (250-350 Н/м²). Оптимальное число оборотов камеры – 700-800 об/мин. Уровень воды в пылеуловителе должен быть таким, чтобы отношение величин глубины погружения патрубков (считая от их нижних кромок) к диаметру патрубков не превышало 1,4-1,6.
Аппараты с применением фильтров. Полная и тонкая очистка воздуха от пыли производится с помощью различных фильтров, устанавливаемых на пути прохождения запыленного воздуха после грубой очистки его в циклонах.
Фильтры разделяются на тканевые, бумажные, масляные и с применением сыпучих материалов. К этой группе мы относим и электрофильтры. Кроме того, иногда применяют орошаемые градирные фильтры и просто водяные фильтры. В водяных фильтрах воздух очищается, проходя последовательно через 2-3 завесы, образуемые рядами форсунок, распыляющими воду на всем сечении потока. Не смотря на то, что фильтры применяются очень давно, теория фильтрования полностью не разработана. Такое положение обуславливается тем, что процесс фильтрации протекает не только в порах материала, но и в слое пыли, параметры которого непрерывно меняются (толщина, пористость, смачиваемость, слипаемость, электрические свойства и др.). В связи с этим меняются и величины сил, которые участвуют в данном процессе (инерционные, броуновские, диффузионные, гравитационные, электрические силы и ситовой эффект). Аппараты с применением фильтров работают, как правило, при давлении или разряжении не более 37,5 мм.рт.ст. и температуре не выше 200°С.
В тканевых фильтрах пылевоздушная смесь пропускается через перегородки в виде рукавов или рамок, изготовленных из тканей. Рукавный фильтр (рис.2.3.19.) представляет собой закрытый кожух 9, в котором подвешены рукава 8 в количестве, соответствующем требуемой производительности. Нижняя часть кожуха – пылевой бункер 12, в который через канал 1 подается запыленный воздух, имеет устройство для удаления пыли. Верхняя часть бункера герметично отделена от основания рукавов перегородкой 11 с патрубками 10. На эти патрубки натянуты нижние концы рукавов. Верхние концы рукавов закрыты крышками 2, укрепленными на подвеске 7. Эта подвеска связана с ударным или встряхивающим устройством 6. Кожух фильтра через патрубок 4 связан с всасывающим вентилятором. При входе в бункер запыленный воздух теряет скорость, и в этом месте выделяется часть крупной пыли. Затем воздух поступает через патрубки в рукава. На внутренней поверхности рукавов отделяется пыль, и воздух выходит из кожуха через открытый клапан 5. Последний для очистки фильтра перекрывают, а через клапан 3 вводится чистый воздух для продувки, и подвеска совершает резкие возвратно-поступательные движения, благодаря чему слой пыли стряхивается и падает в бункер.
Скачать реферат